安科瑞 王晶淼 咨詢家Acrel-wjm

一、為什么N線電流會(huì)過(guò)大？

在理想的三相平衡系統(tǒng)中，三相電流相位互差120°，理論上在中性線上會(huì)相互抵消，N線電流為零。但在實(shí)際應(yīng)用中，N線電流過(guò)大主要由以下兩個(gè)原因造成：

三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡：這是常見(jiàn)原因。當(dāng)連接到A、B、C三相的單相負(fù)載（如照明、插座、辦公設(shè)備）功率差異巨大時(shí)，不平衡的電流無(wú)法完全抵消，剩余的電流就會(huì)匯流到中性線上。

三次及其奇數(shù)倍諧波（特別是3次諧波）：這是現(xiàn)代建筑中日益嚴(yán)重的問(wèn)題。大量的非線性負(fù)載（如電腦、LED燈、變頻器、UPS、開(kāi)關(guān)電源等）會(huì)產(chǎn)生豐富的高次諧波。其中，3次、9次、15次等諧波（稱為“零序諧波”）在三相系統(tǒng)中相位相同，它們不僅不會(huì)在中性線上抵消，反而會(huì)疊加。這使得即使在三相負(fù)載平衡的情況下，N線電流也可能達(dá)到相線電流的1.5倍甚至2倍以上。

二、N線電流過(guò)大的主要影響與危害

主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1. 過(guò)熱與火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

導(dǎo)線過(guò)熱：根據(jù)焦耳定律（P = I2R），導(dǎo)線發(fā)熱量與電流的平方成正比。N線電流過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致N線本身嚴(yán)重發(fā)熱。

絕緣老化：長(zhǎng)期過(guò)熱會(huì)加速N線絕緣層的老化、變脆甚至熔化，引發(fā)短路。

連接點(diǎn)故障：過(guò)大的電流會(huì)使N線上的接線端子、開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)等連接部位溫度異常升高，產(chǎn)生氧化、松動(dòng)甚至熔焊，成為潛在的火災(zāi)點(diǎn)火源。

匯流排過(guò)熱：配電柜中的N線匯流排也會(huì)因過(guò)大電流而整體升溫，影響整個(gè)系統(tǒng)的安全。

2. 電能質(zhì)量下降與能源浪費(fèi)

增加線路損耗：N線上的額外電流會(huì)產(chǎn)生額外的功率損耗（I2R損耗），這些損耗以熱量的形式白白浪費(fèi)掉，導(dǎo)致電費(fèi)增加，能源利用效率降低。

電壓畸變與不穩(wěn)定：過(guò)大的N線電流會(huì)在輸電線路上產(chǎn)生更大的壓降，可能導(dǎo)致系統(tǒng)零點(diǎn)漂移，使得各相負(fù)載的電壓不穩(wěn)定，影響敏感設(shè)備的正常運(yùn)行。

3. 電氣設(shè)備損壞

變壓器過(guò)熱和損壞：諧波電流，尤其是3次諧波，會(huì)在變壓器繞組中形成環(huán)流，導(dǎo)致變壓器鐵芯和繞組額外發(fā)熱，效率降低，容量下降，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)縮短變壓器壽命，甚至燒毀。這是N線電流過(guò)大對(duì)系統(tǒng)核心設(shè)備的典型危害。

對(duì)保護(hù)電器的影響：

斷路器誤動(dòng)或拒動(dòng)：傳統(tǒng)的斷路器只檢測(cè)相線的電流（正弦波基波），可能無(wú)法檢測(cè)到N線上因諧波而產(chǎn)生的大電流，因此不會(huì)跳閘（拒動(dòng)），無(wú)法提供有效保護(hù)。在某些情況下，諧波也可能導(dǎo)致斷路器誤判而跳閘。

漏電保護(hù)器（RCD）誤動(dòng)作：某些高頻諧波可能會(huì)干擾電子式漏電保護(hù)器的工作，導(dǎo)致其誤跳閘。

4. 系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)增加

N線斷路后果很嚴(yán)重：在TN-S或TN-C-S系統(tǒng)中，如果因過(guò)熱、機(jī)械損傷等原因?qū)е翹線斷開(kāi)，而系統(tǒng)又存在嚴(yán)重的不平衡，負(fù)載輕的那相電壓會(huì)急劇升高，負(fù)載重的那相電壓會(huì)急劇降低。電壓升高的相會(huì)瞬間燒毀該相上所接的所有單相設(shè)備（如電腦、電視、燈具等），造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失。

三、ANSNP系列中線安防保護(hù)器

ANSNP系列中線安防保護(hù)器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。中線安防保護(hù)器的基本原理為：通過(guò)電流檢測(cè)環(huán)節(jié)采集系統(tǒng)中性線上各次諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，生成諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件輸出與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流注入中性線，實(shí)現(xiàn)消除中性線電流的目的。

產(chǎn)品功能

● 對(duì)末端回路電流進(jìn)行檢測(cè)、分析，治理諧波及三相不平衡，可治理由3N次諧波和三相不平衡造成的N線電流過(guò)大問(wèn)題，消除其造成的電氣火災(zāi)安全隱患；

● 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)N線電流治理，同時(shí)具備諧波電流、無(wú)功功率、雜散電流、系統(tǒng)電流突變，諧波電流突變的遏制功能；

● 系統(tǒng)節(jié)能功能；降低系統(tǒng)線纜損耗,降低系統(tǒng)由于集膚效應(yīng)引起的損耗問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)能。同時(shí)可以提高系統(tǒng)的元件使用壽命，降低維修成本；

● 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能及手機(jī)APP交互功能。

產(chǎn)品證書

安防認(rèn)證、上電科型式試驗(yàn)

四、應(yīng)用案例

江蘇某制造企業(yè)由于存在大量的LED照明燈具和可控硅調(diào)功器控制的電加熱設(shè)備致使產(chǎn)生大量的3次諧波，N線電流可達(dá)500A左右，線纜和斷路器發(fā)熱異常，現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)設(shè)備受到嚴(yán)重影響，生產(chǎn)效率下降。現(xiàn)場(chǎng)18個(gè)末端治理點(diǎn)位，以某個(gè)末端配電箱為例進(jìn)行N線治理測(cè)試。

治理前后對(duì)比

現(xiàn)場(chǎng)情況：加熱管投入運(yùn)行少，功率小，電流小，此時(shí)N線電流120A左右；加熱管投入運(yùn)行多，35%功率運(yùn)行，N線電流較大，可達(dá)480A左右。

設(shè)備配置：1臺(tái)ANSNP100壁掛模塊。

治理效果：

● N線電流減小。3次和9諧波電流由治理之前的109.86A和35.66A降低到3.95和3.3A，ANSNP對(duì)于N線電流中3次諧波的治理能力補(bǔ)償率在97%及以上，符合前期預(yù)期的治理要求；

● 線纜和斷路器的溫度降低。

審核編輯 黃宇